L'acide désoxyribonucléique, ou ADN, contient l'information génétique transmise d'une génération à l'autre. Dans votre corps, chaque cellule contient au moins un ensemble de l'ensemble de votre complément génétique, logé dans 23 chromosomes différents. En fait, la plupart de vos cellules ont deux ensembles, un de chaque parent. Avant qu'une cellule puisse se diviser, elle doit répliquer avec précision son ADN afin que chaque cellule fille reçoive une information génétique complète et correcte. La réplication de l'ADN comprend un processus de relecture qui aide à garantir l'exactitude.
Structure de l'ADN
L'ADN est une longue molécule avec une épine dorsale de groupes de sucre et de phosphate en alternance. L'une des quatre bases nucléotidiques - adénine (A), guanine (G), cytosine (C) et thymine (T) - est suspendue à chaque unité de sucre. La séquence des quatre bases crée le code génétique pour la fabrication des protéines. Les nucléotides de deux brins d'ADN se lient l'un à l'autre pour former la structure en double hélice familière. Les règles d'appariement des bases exigent que A ne se lie qu'à T et C qu'à G. La cellule doit obéir à ces règles d'appariement pendant la réplication pour maintenir la précision et éviter les mutations.
Réplication
La réplication est semi-conservatrice: les hélices nouvellement répliquées contiennent un brin original et un nouvellement synthétisé. Le brin original sert de modèle pour la création du nouveau brin. Les enzymes hélicase décompressent la structure en double hélice pour exposer les deux brins de la matrice. L'enzyme ADN polymérase est responsable de la lecture de chaque nucléotide sur un brin matrice et de l'ajout de la base complémentaire sur le nouveau brin allongé. Par exemple, lorsque la polymérase rencontre une base G sur un brin matrice, elle ajoute au nouveau brin une unité sucre-phosphate contenant une base C.
Relecture
L'ADN polymérase est une enzyme remarquable. Non seulement il assemble de nouveaux brins d'ADN une base à la fois, mais il corrige également le nouveau brin au fur et à mesure. L'enzyme peut détecter une base incorrecte sur le nouveau brin, sauvegarder une unité de sucre, extraire la mauvaise base, la remplacer par la base correcte et reprendre la réplication du brin modèle. La capacité à extraire la base incorrecte, appelée activité exonucléase, est intégrée dans les complexes d'ADN polymérase. La relecture donne un taux de précision d'environ 99 %.
Réparation d'incompatibilité
Une réplication précise est suffisamment importante pour que les cellules aient développé un mécanisme de correction d'erreur secondaire appelé réparation des mésappariements de l'ADN pour corriger les erreurs que l'ADN polymérase manque. La machinerie de réparation détecte les discordances en inspectant la structure de l'hélice d'ADN à la recherche de déformations. La famille d'enzymes Mut détecte un mésappariement, identifie le brin nouvellement copié, trouve un emplacement approprié pour cliver le brin et supprime la partie contenant le mésappariement. L'ADN polymérase resynthétise ensuite la partie retirée. Contrairement à la réparation à base unique effectuée par l'ADN polymérase lors de la relecture, le mécanisme de réparation des mésappariements peut remplacer des milliers de bases pour effectuer une seule réparation.